[发明专利]一种等离子体与光催化剂协同转化二氧化碳的方法

说明书

本发明涉及一种等离子体与光催化剂协同转化二氧化碳的方法，属于二氧化碳综合利用领域。方法主要是：在等离子体电源功率为60W的等离子体催化装置中，加入0.01g的光催化剂，以50mL/min的流速通入CO₂，并进行等离子体放电反应10min，将CO₂还原成CO。本发明的优点是：工艺简单，操作简便，成本低，有益于工业化生产。

技术领域

本发明属于二氧化碳综合利用领域，具体涉及一种等离子体与光催化剂协同转化二氧化碳的方法。

背景技术

随着人类生活的进步，大量使用了不可再生能源，主要以煤，石油等为主，并且在使用过程中，产生了大量的温室效应气体。其中二氧化碳是主要的温室效应气体，近年来大气中二氧化碳的含量显著增加(2021年4月已达418ppm，为近300万年最高值)。因此，如何有效控制大气中二氧化碳气体浓度已成为全世界共同面临的难题。

二氧化碳是非常稳定的分子，具有很高的活化能，反应的焓值为283kJ/mol，因此如何将二氧化碳气体高效转化利用是当前的研究难点和热点。等离子体可源源不断地产生电子、离子、激发态分子、自由基等高能化学物质，可以活化二氧化碳分子，使其由基态变为振动激发态，促进二氧化碳转化利用反应在近室温下的高效进行。但是，电子碰撞反应产生的反应物种遵循化学动力学定律，根据反应条件的不同，它们会结合成不同的产物，而且生成的产物也有可能被电子碰撞进一步分解成其它物质，这使得等离子体中的反应选择性较差。例如，当二氧化碳与甲烷，水，氢气等反应物混合后，产物的种类会显著增多。故要选择性地合成目标产物，等离子体需要与多相催化剂结合。

光催化利用半导体材料的吸光特性转化利用可再生能源—太阳光，当光催化剂吸收光子能量后，价带的电子跃迁到导带，并在价带留下空穴，导带的电子还原二氧化碳生成一氧化碳、甲烷等高附加值化学品。但目前光催化转化利用二氧化碳反应的整体效率仍然较低，主要是缺乏能够大规模推广使用的光催化剂。

综上所述，为了解决上述问题，因此迫切需要对等离子体与光催化剂的协同转化二氧化碳的制备工艺进行进一步深入研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种等离子体与光催化剂协同转化二氧化碳的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.一种等离子体与光催化剂协同转化二氧化碳的方法，所述方法包括以下步骤：

将光催化剂填充到等离子体催化装置的反应腔室中，通入CO₂并进行等离子体放电反应，将CO₂还原成CO。

优选的，所述光催化剂为钙钛矿与氧化物形成的复合物。

优选的，所述钙钛矿与氧化物的复合物为Cs₂AgBiBr₆@Al₂O₃。

优选的，所述钙钛矿与氧化物形成的复合物中Cs₂AgBiBr₆和Al₂O₃的质量比为2:5。

优选的，所述光催化剂的用量为0.01g。

优选的，所述等离子体催化装置为介质阻挡放电等离子体装置。

优选的，所述等离子体催化装置的电源功率为60W。

优选的，所述CO₂的通入速率为50mL/min。

优选的，所述通入CO₂并进行等离子体放电反应的时间为10min。